基于通行效率的右轉(zhuǎn)渠化交叉口與普通專右交叉口形式選擇研究

王群 史雙參

摘 要：通行效率是交叉口運行狀況最直觀的衡量指標。通行效率越高，說明交叉口在一定時間內(nèi)能通過越多的交通流，交通運行狀態(tài)的有序性越好。本文以交叉口通行效率模型和VISSIM仿真為基礎(chǔ)，研究右轉(zhuǎn)渠化交叉口和普通專右交叉口在不同流量、不同車道數(shù)以及不同控制方式下的通行效率，從而為城市交叉口的形式選擇和評價提供依據(jù)。流量與車道數(shù)一定的情況下，通過分析可以得出：當(dāng)交叉口采用無控制或兩相位控制時，右渠交叉口的通行效率普遍大于專右交叉口;在四相位控制方式下，右渠交叉口通行效率普遍小于專右交叉口。

關(guān)鍵詞：通行效率;右轉(zhuǎn)渠化交叉口;普通專右交叉口

中圖分類號：TP393.08 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）01-0107-03

Research on Right Turn Channelized Intersection and Ordinary

Right Turn Intersection Selection Based on Traffic Efficiency

WANG Qun1 SHI Shuangcan2

（1.Yangzhou Polytechnic College，Yangzhou Jiangsu 225000;2.Jurong Baobi Real Estate

Development Limited Company，Jurong Jiangsu 212415）

Abstract： Traffic efficiency is the most intuitive measurement index for the operation status of intersections. The higher the traffic efficiency， the more traffic flows the intersections can pass in a certain period of time， and the better the orderliness of the traffic running state. Based on the traffic efficiency model of intersections and VISSIM simulation， the traffic efficiency of right-turn channelized intersections and ordinary right-turn intersections under different flow rates was studied in this paper. Different lane numbers and different control modes， providing a basis for the type selection and evaluation of urban intersections. When the flow and lane number were certain， through the analysis， it could be concluded that under the control mode of no control and two-phase control mode， the efficiency of right-turn channelization intersection was generally greater than that of the single-right intersection; in the four-phase control mode， the efficiency of right turn channelization intersection was generally lower than that of right turn intersection.

Keywords： traffic efficiency;right turn channelized intersection;ordinary dedicated right intersection

道路交叉口承擔(dān)著車輛轉(zhuǎn)向的功能，在道路系統(tǒng)中占有重要地位。不同形式的交叉口通行效率、服務(wù)水平以及安全性都是不相同的，而且適用于不同的環(huán)境[1，2]。現(xiàn)階段，交叉口形式選擇較為盲目，缺乏理論依據(jù)，建成后與現(xiàn)實環(huán)境不相適應(yīng)，造成交叉口通行效率低下、沖突頻發(fā)。

當(dāng)前，右渠交叉口在城市道路系統(tǒng)中使用頻率較高。以通行效率模型為基礎(chǔ)，通過VISSIM仿真技術(shù)，得出右轉(zhuǎn)渠化交叉口與普通專右交叉口在不同流量、不同車道數(shù)以及不同控制方式下的通行效率，為兩種交叉口的形式選擇提供理論依據(jù)，以充分發(fā)揮每種型式交叉口的優(yōu)越性。

1 通行效率模型

德國學(xué)者Werner Brilon將交通流的運行與力學(xué)的做功原理聯(lián)系在一起，即質(zhì)量越大的物體以越快的速度在力的方向上移動，則外力做功的效率越高[3]。已有研究得出：單位時間內(nèi)，通過交叉口車輛的數(shù)量與速度越快，交叉口通行效率就越高。因此，得出交叉口通行效率模型為[4]：

[E=v0Q1+If]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

[If=tc-t0t0]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

式中：[E]為交叉口通行效率;[v0]為未發(fā)生沖突時交叉口內(nèi)交通流平均速度;[Q]為研究時段內(nèi)的流量;[If]為交通流沖突強度;[tc]為交叉口發(fā)生沖突時交通流的時間;[t0]為交叉口未發(fā)生沖突時交通流的時間。

交叉口通行效率為各方向交通流通行效率之和，即

[E=i=1mEi=i=1mv0iQi1+Ifi]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（3）

通過通行效率模型，研究右渠交叉口與專右交叉口在不同流量、不同車道數(shù)以及不同控制方式情況下的通行效率。

2 VISSIM仿真

2.1 參數(shù)設(shè)置

用CAD作出4-4形、6-6形、8-8形右渠與專右交叉口底圖并導(dǎo)入VISSIM，隨后設(shè)置路段和連接段，以四相位6-6形右渠交叉口為例進行分析。

相關(guān)規(guī)范[5]對平面交叉口的設(shè)計車速作出如表1所示的規(guī)定，仿真時依據(jù)規(guī)范將右轉(zhuǎn)車速設(shè)置為12～15km/h。

設(shè)置交叉口進口道的交通量分別為Q=200、400、600、800veh/h，左轉(zhuǎn)比例fla=0.15，右轉(zhuǎn)比例fra=0.35，直行車臨界間隙tct=3.0s，左轉(zhuǎn)車臨界間隙tcl=4.0s，右轉(zhuǎn)車臨界間隙tcr=3.5s[6]。

2.2 無控制方式交叉口通行效率

仿真得到無控制方式下，4-4形、6-6形、8-8形右渠交叉口和專右交叉口各車道長度、行程時間檢測器檢測的時長以及通過的交通量，通過通行效率模型得到交叉口的通行效率，結(jié)果如表2所示。

由表2可知：在無控制方式下，右渠交叉口通行效率普遍大于專右交叉口。

2.3 兩相位控制方式交叉口通行效率

設(shè)置信號周期120s，第一相位60s，東西向直行和左轉(zhuǎn);第二相位60s，南北向直行和左轉(zhuǎn)。

通過VISSIM仿真和通行效率模型，可以得出兩相位控制方式下交叉口在不同條件時的通行效率，結(jié)果如表3所示。

由表3可知：在兩相位控制方式下，右渠交叉口通行效率大于專右交叉口。

2.4 四相位控制方式交叉口通行效率

設(shè)置信號周期120s，第一相位40s，東西向直行;第二相位20s，東西向左轉(zhuǎn);第三相位40s，南北向直行;第四相位20s，南北向左轉(zhuǎn)。

通過VISSIM仿真和通行效率模型，可以得出四相位控制方式下交叉口在不同條件時的通行效率，計算結(jié)果如表4所示。

表4 四相位控制方式交叉口通行效率

[交通量

（veh/h） 通行效率（veh·km/h） 6-6形 8-8形 右渠 專右 右渠 專右 200 83.4 91.8 85.0 90.6 400 161.3 172.0 167.1 178.4 600 230.7 234.9 245.1 248.3 800 286.7 284.3 326.8 330.6 ]

<F：＼歡歡文件夾＼201904＼河南科技201901＼河南科技（創(chuàng)新驅(qū)動）2019年第01期_103595＼Image＼）9V@89_W`SJX7B`28]V`G7J.png>[流量（veh/h）][0? ? ? ? ? 200? ? ? ? 400? ? ? ?600? ? ? 800? ? ?1 000][300

250

200

150

100

50

0][通行效率（veh·km/h）][右渠][專右][a][b][a][b][b][a][b][a][b][a]

圖1 6-6形交叉口通行效率

<C：＼Users＼hnkj＼Desktop＼河南科技（創(chuàng)新驅(qū)動）2019年第01期_103595＼Image＼QF%D$030[ZNICMTZ`N～9BCK.png>[流量（veh/h）][0? ? ? ? ? ? 200? ? ? ? ?400? ? ? ? ?600? ? ? ? 800? ? ? ?1 000][350

300

250

200

150

100

50

0

][通行效率（veh·km/h）][右渠][專右][a

][b

][a

][b

][a

][b

][a

][b

][a

][b

]

圖2 8-8形交叉口通行效率

將兩種形式交叉口在不同車道數(shù)和不同流量情況下的通行效率繪于圖1、圖2中。

由圖1和圖2可知：當(dāng)采用四相位控制方式時，右轉(zhuǎn)渠交叉口通行效率普遍小于專右交叉口。

綜上可知，當(dāng)采用無控制方式與兩相位控制方式時，右渠交叉口通行效率大于專右交叉口;當(dāng)采用四相位控制方式時，右渠交叉口通行效率小于專右交叉口。

3 結(jié)論

本文通過對右轉(zhuǎn)渠化交叉口和普通專右交叉口在不同流量、不同車道數(shù)以及不同控制方式下的通行效率進行研究，得出以下結(jié)論。

①在無控制與兩相位控制方式下，右渠交叉口通行效率大于專右交叉口。

②四相位控制方式下，右渠交叉口通行效率小于專右交叉口。

因此，當(dāng)交叉口采用兩相位控制時，在上述兩種交叉口形式中應(yīng)該選擇右轉(zhuǎn)渠化交叉口;當(dāng)交叉口采用四相位控制時，應(yīng)該選擇專右交叉口。

參考文獻：

[1]韓鳳春.城市交叉口混合交通流特性及提高通行能力對策研究[J].中國人民公安大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2004（2）：93-96.

[2]董琦.基于VISSIM的環(huán)形交叉口與信號控制交叉口型式選擇研究[D].西安：長安大學(xué)，2014.

[3]王學(xué)堂.城市道路平面交叉口通行能力、控制效率的研究[J].交通標準化，2007（11）：139-142.

[4]沈家軍，王煒，陳學(xué)武.城市道路交叉口混合交通流機動車與非機動車沖突概率[J].東南大學(xué)學(xué)報，2010（5）：1093-1096.

[5]中華人民共和國國家標準.城市道路交叉口規(guī)劃規(guī)范：GB 50647—2011[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[6]沈家軍.城市道路交叉口復(fù)雜度與通行效率關(guān)系研究[D].南京：東南大學(xué)，2009.